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农业综合管理信息系统解决方案正本

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2020年6月23日
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农业远程专家服务指导平台建设
一、 项目背景
安徽天禾农业科技股份有限公司位于安徽省合肥市, 是以安徽省种子总公司为核心成立的股份有限公司 , 注册资金 3280 万元,, 主营种业, 拥有全国种子经营许可证,信用资信等级为AAA级,为安徽省农业产业化龙头企业。 年被评为中国种业50强,同年被评为”质量信得过企业”,安徽省工商行政管理局和省农业委员会授予”诚信种子企业”称号。公司现有职工88人,其中博士4人、 研究生15人、 推广研究员8人,高级农艺师18人,国家级、 部级专家3人,中、 高级科技和管理人员占职工总数的85%以上。拥有现代化的种子仓库l ㎡,其中常温库800O㎡, 低温库4000㎡, 加工间300O㎡,现代化的种子加工流水线4条。拥有种子检验专用工作室建筑面积11000㎡, 配备近红外分析仪等质量检验、 检测设施 120台(套)。
公司遵循”质量第一、 信誉第一”的经营理念,研发生产的”天禾”牌天协1号,天禾优3号、 天协6号、 天优香8号等杂交水稻良种,皖油14 、 皖油 17 、 皖油 19 、 天禾油1号、 天禾油 2 号 , 天禾油 6 号、 皖油24 、 天禾 98 、 核杂 7 号等系列油菜良种 , 夭禾 3 号、 天禾 5 号等杂交玉米良种, 华密系列西甜瓜良种、 保铃棉种深受广大农户欢迎。以王实为总经理的经营层股东, 求是敬业, 奋力拼搏, 以激励促发展, 以创新就实效, 天禾种业的发展进入历史新篇章。
为配合天禾种业公司实现现代农业信息化, 提高公司管理水平, 实现”四管一代”的全程服务模式, 提高企业竞争力, 郑家企业效益, 打造中国种业第一苗。安徽博微广成信息科技有限公司将基于公司的信息化站虐建设目标, 在滨湖现代农业示范园运行机制的基础上, 根据公司实际需求, 利用物联网技术为天禾种业提供具有高端性、 前瞻性, 并能缝补试试的整体现代农业物联网应用解决方案。
二、 系统框架
农业综合管理信息系统建设的总体目标是: 采用先进的”3S”和空间数据库技术, 以计算机网络为基础, 以数据库为核心, 建立一个集RS、 GIS、 GPS、 MIS、 ES等技术于一体, 准确、 高效、 快速、 全面、 规范的农业管理信息系统。充分利用GIS的技术特点和优势, 使农业资源信息采集、 信息发布、 动态监测、 分析、 管理、 决策与空间信息管理融为一体, 直观、 形象、 动态地显示各种农业资源的空间分布状况以及变化趋势等。
1总体框架
农业综合管理信息系统按照农业管理需要设计, 包含农业信息采集、 信息存储、 信息管理、 服务、 应用分析等内容。系统总体框架结构如图所示:

系统总体结构图
2逻辑结构
农业综合管理信息系统分为三个逻辑层次, 自上向下依次为: 信息表示层、 系统功能层、 系统支撑层。信息表示层主要完成用户的各类请求, 最终将结果输出并显示。系统功能层是整个系统的核心, 完成整个系统的应用功能。系统支撑层提供支持系统运行的各种环境, 如计算机网络、 通信设施、 数据库、 模型库、 方法库、 知识库、 GIS系统以及各种开发工具等。

图2 系统逻辑结构图
3数据库架构
农业综合管理需要大量的数据做支撑, 其中包含大量的实时监控( 测) 数据、 基础农业资源数据、 地理信息数据和遥感影像数据等。根据数据不同来源及应用方式, 将综合数据库从逻辑上划分为空间数据库、 基础业务数据库、 农业管理业务数据库、 决策业务数据库、 模型库、 预案库、 专家知识库。
空间数据库内容分为: 基础电子地图、 农业专题电子地图。基础电子地图主要包括: 行政区划图、 重点经济和政治目标分布图、 居民分布图、 道路交通图、 社会经济状况分布图、 常规组织机构分布图、 地形图、 DEM数字高程模型、 土地利用图、 下垫面特征图等; 专题电子地图则可划分为: 农作物产量分布图、 农作物分布图、 土壤养分分布图、 土壤水分分布图、 农田规划图、 气候( 降雨、 气温) 分布图、 植株养分含量( N、 P、 K等) 分布图等。
基础业务数据库由气象数据库、 土壤数据库、 农作物数据库、 农村数据库、 水旱灾害数据库、 病虫害数据库、 土地利用数据库、 农业科技数据库等组成。气象数据库包括: 天气预报、 灾害天气( 高温、 台风、 暴雨、 冰雹等) 警示、 卫星云图、 降雨量等。土壤数据库包括: 土壤含水率、 SOM含量、 土壤耕作层深度、 土壤结构、 土壤阳离子交换能力( CEC) 等。农作物数据库包括: 农作物种植面积、 长势、 产量、 农业产值等。农村数据库主要有农村人口情况、 劳动力情况等。水旱灾害数据库主要有历次水旱灾害受灾情况、 经济损失情况、 人员伤亡情况、 保险赔偿情况等。病虫害数据库主要有病虫害分布、 病虫种类、 名称、 应对方法等。土地利用数据库主要是土地利用规划等信息。农业科技数据库主要有农业新技术、 新品种、 新方法、 新政策等。
农业管理业务数据库主要存储农业管理单位日常办公涉及相关的业务数据, 包括: 各类公报文档、 规划成果、 行政法规、 行业知识、 农业事务管理等文字、 图片、 图表、 影像数据。
决策业务数据库内容包括: 农业资源评估数据库、 农业生产评估数据库、 病虫害预测数据库等。
模型库主要有土地评估模型、 农作物估产、 长势预测模型、 病虫害预测模型施肥决策模型、 灌溉决策模型等;
知识库包括概念性知识、 事实性知识、 规则性知识和规律性知识4类。
4系统架构
农业综合管理信息系统由农业信息服务网站、 农业办公自动化系统、 农业地理信息系统三部分组成。
( 1) 农业信息服务网站
农业信息服务网站是农业综合信息对外发布的窗口, 可为互联网用户提供农业新闻、 农业政策、 产品推荐、 科技推广等各方面的信息服务。
( 2) 农业办公自动化系统
农业办公自动化系统是实现农业办公网络化的平台, 可为农业管理人员提供周到的工作安排、 公文流转与处理、 网上办事、 邮件等服务。
( 3) 农业地理信息系统
农业地理信息系统就是要将遥感、 地理信息系统、 全球定位系统、 计算机、 自动化、 通信和网络等技术与地理学、 农业、 生态学、 植物生理学、 土壤学等基础学科紧密地结合起来, 形成一个包括对农作物、 土地、 土壤从宏观与微观的监测, 农作物生长发育状况及其环境要素的现状进行定期的信息获取以及动态分析和诊断预测, 耕作措施和管理方案在内的信息系统。将传统的农业生产管理提高到一个以快速调查和监测、 适时诊断和分析、 高效决策和管理为标志的全新的与信息时代相适应的现代化农业的新阶段。包括: 农业信息采集、 农业资源动态监测、 农业管理、 分析与决策支持、 ”精准农业”示范。

图3 农业地理信息系统组成结构图
农业信息采集用以实现农业信息的实时采集。经过遥感系统( RS) 、 全球定位系统( GPS) 和各种农业土壤、 作物测定仪器, 采集土地利用现状、 植被分布、 农作物的生长情况、 农作物的灾情分布、 土壤肥力等多种信息, 提高信息采集、 传输水平, 提升应急监测能力。
农业资源动态监测是定期对信息采集系统采集到的农业资源数据进行处理、 统计分析, 使用户能够对当前农业现状有一个全面了解, 为宏观决策农业提供依据。
农业管理、 分析与决策支持是在农业资源综合数据库的基础上, 针对农业管理需求, 进行建设的以信息管理、 决策支持为主要内容的信息应用系统。主要包括四部分: 农业资源信息、 农业生产信息、 农业灾害信息、 农业管理信息。农业资源信息, 实现土地资源、 水资源、 气候资料、 肥料资料等农业资源的评估与管理。 农业生产信息, 实现农作物、 经济作物长势预测与估产。农业灾害信息, 实现病虫灾害、 环境灾害、 林火灾害等的预测与应急反应。农业管理信息, 实现农业发展状况、 科技成果、 基础设施、 农业资源等信息的管理。
”精准农业”示范是把决策支持的功能应用到田间管理, 对地块小区的差异性进行定性和定量的分析。掌握作物生长状况, 为农作物生产管理过程的各个环节提供科学的决策。主要包括四部分: 平衡施肥专家系统、 精准水分灌溉控制、 植保专家系统、 耕地地力调查。
三、 系统功能
1农业信息服务网站
l 信息发布
实现对涉农信息的后台管理、 信息发布等功能。提供Office式的信息编辑后台管理, 便于操作。
l 信息查询
可经过网站实现对各种涉农信息的查询、 检索。
l 信息上报
信息上报建立农民、 农村、 农业基层管理单位与农业主管单位的信息走廊, 可经过该”信息走廊”上报农业监测信息、 农业生产信息、 灾害信息等。
l 网上点播
主要为农民、 农业管理单位提供点播农业科技、 农技讲座、 法律法规的网上点播服务。
2农业办公自动化系统
l 公文流转
主要实现农业部、 省、 市农业机构的公文流转和处理, 以处理流程为主线, 实现对整个公文处理过程的记录和规范。
l 工作安排
包含通知、 工作会议、 工作任务、 公务用车等安排。
l 网上办事
实现对农药、 兽药、 饲料、 农机、 无公害农产品及绿色食品的认证审批等行政许可事项的网上申请与受理。具有网上咨询、 投诉、 结果公告等基本功能。
l 邮件系统
基于本应用单位的内部邮件系统, 便于邮件、 短信等服务。
3农业地理信息系统
l 数据采集功能
遥感数据采集模块: 主要用来对地面卫星接收站传回的遥感数据进行处理、 入库。GPS数据采集模块: 接受和处理GPS数据。人工报送模块: 接收和处理人工报送数据。
l 动态监测功能
土地变化监测模块: 对数据采集系统所收集到的数据进行处理、 分析、 分类, 抽取出土地利用与变化的相关信息进行入库。种植面积和种类监测模块: 经过对数据采集系统采集到的数据进行处理、 分析、 分类, 抽取出种植面积与种类的信息入库。气象监测模块: 经过对数据采集系统采集到的数据进行处理、 分析、 分类, 抽取出气象信息入库。农作物生长情况监测模块: 经过对数据采集系统采集到的数据进行处理、 分析、 分类, 抽取农作物生长情况入库。农作物灾情分布监测模块: 经过对数据采集系统采集到的数据进行处理、 分析、 分类, 抽取农作物灾情分布入库。土壤水分监测模块: 经过对数据采集系统采集到的数据进行处理、 分析、 分类, 抽取土壤水分信息入库。
l 决策支持功能
农业资源核算、 清查、 评估模型: 该模型的主要目的是按照市场经济的原则, 配置农业资源, 追求效益的最大化。土地评估模型: 对土地的利用现状、 土地生产潜力和土壤生态环境进行综合评价。农作物的估产、 长势监测模型: 农作物的长势及产量与作物的生化指标有关, 结合从遥感图像上提取相关的信息做出专题图, 能够对大面积的农作物进行长势监测及估产。病虫害预测、 诊断及应急反应: 经过地面观测网和遥感图像的多时相分析, 能够获取作物是否受到病虫害的侵袭或缺素信息。
l ”精准农业”示范功能
平衡施肥专家系统: 根据农田地理信息系统中大量的土壤肥力空间分布信息、 前茬作物产量分布信息, 以及利用遥感等手段获取的作物长势与营养状况等空间差异分布信息, 实现地块内按实际空间差异分布进行定位、 定量施肥。精准水分灌溉控制: 根据土壤水分信息、 植株含水量信息以及气象信息, 生成灌溉处方, 自动调节水量, 定点、 定量控制某一地块的水分含量。植保专家系统: 以粮、 棉、 油、 花、 果、 菜等经济作物为重点, 以病、 虫、 草、 鼠、 药害为对象, 进行鉴别、 预测、 防治工作。耕地地力调查: 根据耕地综合生产能力水平, 土壤肥力水平及分布、 土壤污染分布、 农业投入对耕地质量的影响、 耕地土壤适宜性等情况, 为农业结构调整、 农业生产提供重要依据。
l 可视化分析功能
空间查询: 基于空间信息的查询功能, 并能将查询结果以图文一体化报表的方式输出给用户。基于空间信息的统计: 经过设定时间、 空间、 属性条件进行统计, 并将统计结果以图文一体的报表输出。空间分析: 对各种空间关系进行分析, 并将分析结果以图文一体化的报表方式输出, 为管理决策提供参考。制图输出: 对专题符号库进行增加、 删除与编辑, 显示农业专题图并打印农业专题图, 农业专题图包括以矢量图、 影像图和三维属性高程模型为基础的专题图。
l 综合报表分析功能
报表输出: 根据用户的需求和提供的各种报表的格式设计出各种报表模板, 以满足用户的不同要求。报表分析: 主要是经过建立各种模型, 对数据进行分析, 输出分析结果并对相关决策提供参考。
四、 系统特点及优势
本农业信息化解决方案是综合了国家”金农”需要, 分析和借鉴了各地已建农业信息系统的模式和经验, 设计的适合各级农业管理机构对农业信息资源管理、 使用要求的技术方案。建设方案具有以下特点:
1) 先进性和实用性并重
2) 高可靠性和稳定性
3) 注重标准化和规范化建设
4) 注重可扩展性和可维护性
五、 系统配置方案
六、 服务与支持
安徽博微广成信息科技有限公司提供优质需求调研、 分析、 设计、 开发、 系统集成和培训等技术服务等。